水电站引水过程中都不可避免的含有泥沙,过机泥沙随水流一起通过水轮机后从尾水排出。泥沙随高速水流通过水轮机时,可以使水轮机转轮叶片表面大面积地磨损成鱼鳞状,还会造成各过流部件之间的间隙增大而导致漏水,进而导致频繁的停机检修,影响水电站的发电效益。因此,减少和避免过机泥沙对机组的磨损是每个水利枢纽设计中都应该考虑的问题。
影响过机泥沙对机组磨损程度的因素有含沙量、粒径和泥沙矿物组成三方面。含沙量越大、粒径越粗、泥沙矿物质硬度越大,磨损越严重。对于某条特定的河流,泥沙矿物质组成是无法改变的,因此要减小过机泥沙对机组的磨损,只能从改善枢纽布置及合理调度运用着手,尽可能减少进入水轮机的沙量,特别是粗颗粒泥沙的含量。主要采用以下4种措施减小过机泥沙:①利用泥沙沿垂线分布上稀下浓、上细下粗的特点,尽量引取表层水流,而将底流通过排沙底孔、排沙廊道等排走,或修建挡沙坝将底流引向冲沙闸;②利用弯道环流表流和底流方向不一致的特点,利用天然弯道或者修建导流墙形成人工弯道,将取水口布置在弯道顶点下游凹岸一侧,形成正面引水、侧面排沙的形势;③为加强排沙廊道或冲沙槽的输沙能力,人工制造有利于导走底沙的螺旋流结构(或称涡流结构),以利于排沙;④预留沉沙区或设置沉沙池形成低流速区,以拦截进入取水口以后的泥沙,而沉积下来的泥沙,则通过定期冲洗或连续冲洗排走。
另外,减小过机泥沙对机组的磨损还可从改善水轮机过流部件的抗磨性能着手,如选择合适的水轮机过流部件线型、使用抗磨性能良好的金属材料、提高加工的精度和加工的光洁度等。